KR20240022749A

KR20240022749A - Bldc 모터를 이용한 구동모터 및 이를 이용한 시트 액추에이터

Info

Publication number: KR20240022749A
Application number: KR1020220101172A
Authority: KR
Inventors: 신종화; 김병수
Original assignee: 주식회사 아모텍
Priority date: 2022-08-12
Filing date: 2022-08-12
Publication date: 2024-02-20

Abstract

본 발명은 BLDC 모터를 구동장치로 채용함에 의해 토크 제어, 속도 제어 등을 정밀하게 수행할 수 있고 소음 및 진동을 감소시킬 수 있는 BLDC 모터를 이용한 구동모터 및 이를 이용한 시트 액추에이터에 관한 것이다.
본 발명의 시트 액추에이터는 통내부가 상호 연결되어 있으며 구획이 나뉘어진 제1챔버와 제2챔버를 구비하는 모터 하우징; 통내부가 상호 연결되어 있으며 구획이 나뉘어진 제3챔버와 제4챔버를 구비하는 기어 하우징; 상기 모터 하우징의 제1챔버에 배치되며 회전축이 제1챔버와 연통하는 제4챔버로 연장된 연장부에 제1웜기어가 일체로 형성되어 있는 인너 로터 타입의 구동모터; 및 상기 제3챔버에 중앙에 위치한 중공축이 회전 가능하게 설치되고 외주에 상기 제1웜기어의 외주에 웜휠 기어가 결합되어 감속 출력을 발생하는 감속 기어부;를 포함하며, 상기 감속 기어부의 감속 출력은 상기 중공축에 일단부가 결합된 리드 스크류에 나사결합되어 있는 가동 브라켓을 전진 또는 후진의 직선운동시키는 것을 특징으로 한다.

Description

BLDC 모터를 이용한 구동모터 및 이를 이용한 시트 액추에이터{Driving Motor Using BLDC Motor and Seat Actuator Using the Same}

본 발명은 시트 액추에이터에 관한 것으로, 특히 BLDC 모터를 구동장치로 채용함에 의해 토크 제어, 속도 제어 등을 정밀하게 수행할 수 있고 소음 및 진동을 감소시킬 수 있는 BLDC 모터를 이용한 구동모터 및 이를 이용한 시트 액추에이터에 관한 것이다.

전동 액추에이터(Actuator)는 회전 동력원으로부터 발생된 회전력을 토크 변환하여 얻어진 고토크 회전력으로 피동체를 회전 또는 직선 운동시키는 역할을 한다.

DC 모터, BLDC 모터, STEP 모터 등을 구동하기 위해서는 각 모터 종류에 맞는 모터 드라이버를 사용하여 컨트롤할 수 있다.

DC 모터를 돌리기 위해서는 제어장치 없이 단순히 전기를 연결하기만 하면 동작하지만, BLDC 모터 등은 모터 드라이버가 없으면 동작하지 않는다.

일반적으로 모터 드라이버를 사용하면 토크 제어, 속도 제어, 전압 제어, 전류 제어, 위치 제어 등을 정확하게 할 수 있고, 모터 보호 기능도 가능하다.

차량용 액추에이터는 가격이 저렴하고, BLDC 모터와 비교하여 제어가 간단하므로 DC 모터를 대부분 채용하고 있다.

이러한 종래의 전동 액추에이터는 회전 동력원으로서 외부 케이싱을 갖는 DC 모터를 사용하므로 일정한 속도의 회전만 가능하고 속도 제어가 이루어지지 못한다. 또한, 홀센서를 사용하지 않는 DC 모터인 경우 단지 정,역 회전 운동만이 가능하다.

모터의 속도는 DC 전압을 제어하면 속도를 바꿀 수 있다. 전압이 커지면 속도가 증가하고, 전압이 작으면 속도가 감소한다. 그러나 DC 전압을 손쉽게 제어하기 힘들기 때문에 PWM(Pulse Width Modulation) 제어를 사용한다. 그러나, 드라이버를 사용하지 않는 DC 모터인 경우 DC 전압 제어에 의한 속도 제어가 이루어지지 못한다.

DC 모터를 사용하는 경우 정,역 회전 운동하는 출력축(output shaft)에서 외압을 가할시에 멈춰 있는 위치를 고수해야하므로, 웜 기어를 사용하여 제동 토크(Brake torque)를 높여야 한다.

일반적으로, 종래의 차량용 액추에이터는 회전 동력원으로서 DC 모터를 사용하며, DC 모터의 로터 출력은 로터 출력단에 일체로 형성된 웜 기어(Worm Gear)와 복수의 스퍼 기어(Spur Gear)가 기어결합된 기어트레인(Gear Train)을 통하여 토크 변환되어 액추에이터 출력단으로부터 고토크 회전 출력을 발생한다.

한국 공개특허공보 제10-2012-0070525호(특허문헌 1)에는 DC 모터를 이용하여 구성되는 다수의 조정 기능을 갖춘 자동차 시트의 전동식 조정 장치용 액추에이터가 제시되어 있고, 한국 등록특허공보 제10-2187915호(특허문헌 2)에는 DC 모터를 이용한 전동 액추에이터 조립체가 제시되어 있다.

한국 공개특허공보 제10-2012-0030449호(특허문헌 3)에는 제1 및 제2 캐비티를 각각 형성하는 제1 및 제2 하우징부를 포함하는 하우징과, 제1하우징부 내의 제1캐비티 내에 장착되고, 회전 샤프트를 포함하는 모터 조립체와, 모터 조립체 위에 놓이는 관계로 하우징 내에 위치된 회로기판 조립체로서, 회전자 샤프트가 회로기판 조립체를 통해 제2캐비티 내로 연장하는 회로기판 조립체와, 회로기판 조립체 및 모터 조립체의 적어도 일부의 위에 놓이는 관계로 제2하우징부 내의 제2캐비티 내에 위치되고 회전자 샤프트에 결합된 기어 조립체와, 제2하우징부에 의해 형성되고 기어 조립체에 결합된 제2캐비티 내로 연장하는 출력 샤프트를 포함하는 액추에이터 조립체가 제안되어 있다.

상기 특허문헌 3의 액추에이터 조립체는 장방형의 하우징 구조가 시트 액추에이터에 적용하는 데 적합하지 않고, 단일의 하우징 내부에 모터 조립체와 기어 조립체가 대형 사이즈의 회로기판에 의해 구획되어 배치됨에 따라 내부 구조가 복잡하고 조립생산성이 낮다.

DC 모터는 BLDC 모터와 비교하여 가격이 저렴한 대신에 정류자를 사용하므로 소음이 크고 토크가 작고 효율이 낮다. 또한, 전기자동차와 같이 발생소음이 작은 경우, DC 모터를 사용한 시트 액추에이터는 사용자에게 소음이 크게 인식될 수 있다.

차량용 시트에 소음이 적고 부드럽게 동작하는 리클라이너(Recliner)와 같은 고급 기능을 부여하기 위해서는 정밀 제어가 요구되므로 DC 모터로 구동되는 시트 액추에이터는 구현이 어렵다.

: 한국 공개특허공보 제10-2012-0070525호 : 한국 등록특허공보 제10-2187915호 : 한국 공개특허공보 제10-2012-0030449호

본 발명은 이러한 종래 문제점을 감안하여 고안된 것으로, 그 목적은 BLDC 모터를 구동장치로 채용함에 의해 토크 제어, 속도 제어 등을 정밀하게 수행할 수 있고 소음 및 진동을 감소시킬 수 있는 BLDC 모터를 이용한 구동모터 및 이를 이용한 시트 액추에이터를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 차량용 시트에 소음이 적고 부드럽게 동작하는 리클라이너(Recliner) 시트, 릴렉션 시트, 전동 익스텐션 시트와 같은 고급 기능을 부여하도록 정밀 제어가 가능한 BLDC 모터를 이용한 구동모터 및 이를 이용한 시트 액추에이터를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 구동모터와 감속 기어부의 착탈 결합이 쉽게 이루어질 수 있어 조립생산성과 A/S가 용이한 BLDC 모터를 이용한 구동모터 및 이를 이용한 시트 액추에이터를 제공하는 데 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 시트 액추에이터용 구동모터는 통내부가 상호 연결되어 있으며 구획이 나뉘어진 제1챔버와 제2챔버를 구비하는 모터 하우징; 상기 제1챔버의 중앙에 회전 가능하게 배치되며 제1챔버의 외부로 연장된 연장부에 제1웜기어가 일체로 형성되어 있는 회전축; 상기 회전축의 외주에 백요크와 환형의 자석이 배치된 로터; 상기 로터의 외측에 에어갭을 두고 배치되며 회전자기장을 발생하여 상기 로터를 회전 구동하기 위해 상기 제1챔버의 외주부에 배치되는 스테이터; 및 상기 제1챔버와 인접한 제2챔버의 내측에 배치되어 상기 스테이터의 U,V,W 3상 코일에 구동신호를 인가하기 위한 모터구동회로를 형성하는 복수의 전자부품이 실장된 인쇄회로기판(PCB);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 모터 하우징의 제2챔버에 설치되며 복수의 터미널단자를 통하여 상기 인쇄회로기판(PCB)에 연결되어 차량의 제어 시스템과 통신이 이루어지는 콘넥터를 더 포함하며, 상기 복수의 터미널단자는 Vcc, GND, LIN 통신라인으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 인쇄회로기판(PCB)의 양단부를 수용하는 삽입채널을 형성하도록 상기 제2챔버의 대향한 양측에 한쌍의 채널요홈이 형성되어 있으며, 상기 인쇄회로기판(PCB)은 한쌍의 채널요홈에 착탈 가능하게 슬라이딩 결합될 수 있다.

더욱이, 본 발명에 따른 구동모터는 각각 상기 인쇄회로기판(PCB)의 하단으로부터 상기 로터의 자석이 위치한 부분까지 연장된 리드의 선단부에 배치된 복수의 홀센서를 더 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 구동모터는 상기 복수의 홀센서로부터 로터위치신호를 수신한 후, 상기 모터구동회로의 인버터를 이용한 6-스탭 방식의 전파구동방식으로 구동이 이루어지는 BLDC 모터일 수 있다.

또한, 상기 스테이터는 복수의 티스와 상기 복수의 티스와 상호 연결되어 자기회로를 형성하는 환형의 백요크를 구비하는 스테이터 코어를 포함하며, 상기 로터의 자석과 대향하는 상기 복수의 티스의 선단부는 Back EMF(Electromotive Force) 파형이 사인 곡선(sine curve) 형태로 얻어지도록 티스의 슈(shoe)는 노출면이 “라운딩(R)" 형상을 이룰 수 있다.

본 발명에 따른 구동모터는 상기 회전축의 하단부를 회전 가능하게 지지하는 베어링; 상기 모터 하우징의 제1챔버의 하부에 베어링과 회전축의 하단부를 수용하기 위한 2단 구조 요홈이 내부에 형성되는 돌출부; 및 일측이 상기 요홈 주변에 배치된 스토퍼 삽입홈에 삽입되어 상기 베어링과 회전축이 이탈하는 것을 방지하는 스토퍼;를 더 포함하며, 상기 스토퍼의 선단부는 회전축의 하단부에 링형상으로 형성된 이탈방지홈에 결합될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 시트 액추에이터는 통내부가 상호 연결되어 있으며 구획이 나뉘어진 제1챔버와 제2챔버를 구비하는 모터 하우징; 상기 모터 하우징의 상부에 조립되며 통내부가 상호 연결되어 있으며 구획이 나뉘어진 제3챔버와 제4챔버를 구비하는 기어 하우징; 상기 모터 하우징의 제1챔버에 배치되며 회전축이 제1챔버와 연통하는 제4챔버로 연장된 연장부에 제1웜기어가 일체로 형성되어 있는 인너 로터 타입의 구동모터; 및 상기 제3챔버에 수용되며 상기 제1웜기어의 외주에 웜휠 기어가 결합되어 중앙에 설치된 중공축으로 감속 출력을 발생하는 감속 기어부;를 포함하며, 상기 감속 기어부의 감속 출력은 상기 중공축에 일단부가 결합된 리드 스크류에 나사결합되어 있는 가동 브라켓을 전진 또는 후진의 직선운동시키는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 상기 감속 기어부는 통내부가 상호 연결되어 있으며 구획이 나뉘어진 원통 형상의 제3챔버와 상기 제3챔버의 원통과 직교하며 제1챔버와 동일한 축선상에 배치된 원통 형상의 제4챔버를 구비하는 기어 하우징; 상기 제3챔버에 수용되며 중공축이 중앙부에 설치되고 외주부가 상기 제1웜기어의 외주에 기어 결합되어 감속 출력을 발생하는 웜휠 기어; 상기 제3챔버의 후방에 결합되며 상기 중공축의 일단부를 회전 가능하게 지지하는 베어링이 설치된 후방 커버; 상기 제3챔버의 전방에 결합되며 중앙에 관통구멍이 형성된 전방 커버; 및 일단부가 전방 커버의 관통구멍을 통과하여 상기 웜휠 기어의 중공축에 결합되어 있고, 상기 웜휠 기어의 회전에 연동하여 회전될 때 나사부에 나사결합된 가동 브라켓의 전진 또는 후진의 직선운동이 이루어지는 리드 스크류;를 포함할 수 있다.

상기 가동 브라켓은 차량용 시트에서 가동이 이루어지는 레그레스트, 시트쿠션, 시트백 중 하나에 연결될 수 있다.

또한, 상기 모터 하우징과 기어부 하우징은 착탈 가능하게 결합이 이루어지며, 각각의 하우징의 모서리 근처에 복수의 돌기가 돌출되어 있고, 각 돌기의 중앙에 고정 나사 또는 고정볼트와 고정너트를 체결할 수 있는 관통구멍이 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 시트 액추에이터는 상기 기어부 하우징의 일측면에는 상기 구동모터의 콘넥터의 상부를 수용하는 수용홈을 형성하도록 양단부로부터 돌출된 한쌍의 돌기부;를 더 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 BLDC 모터를 구동장치로 채용함에 의해 토크 제어, 속도 제어 등을 정밀하게 수행할 수 있고 소음 및 진동을 감소시킬 수 있다.

그 결과, 본 발명에서는 차량용 시트에 소음이 적고 부드럽게 동작하는 리클라이너(Recliner) 시트, 릴렉션 시트, 전동 익스텐션 시트와 같은 고급 기능을 부여하도록 정밀 제어가 가능하다.

더욱이, 본 발명에서는 구동모터와 감속 기어부의 착탈 결합이 쉽게 이루어질 수 있어 조립생산성과 A/S가 용이하다.

본 발명의 시트 액추에이터는 BLDC 모터를 구동장치로 채용함에 의해 효율과 토크 증대를 도모할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 스테이터 코어(티스)의 선단부 형상에 “R”을 형성하여 Back EMF(Electromotive Force) 파형을 사인 곡선(sine curve) 형태로 얻어지도록 하여 소음 및 진동 발생을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 시트 액추에이터가 적용되는 차량용 시트의 지지 프레임을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 시트 액추에이터를 나타낸 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명에 따른 시트 액추에이터에서 구동모터와 감속 기어부를 분리하여 나타낸 사시도 및 감속 기어부를 분해하여 나타낸 분해사시도이다.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명에 따른 시트 액추에이터에 사용되는 구동모터를 나타낸 사시도 및 정면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 시트 액추에이터에 사용되는 구동모터를 나타낸 평면도이다.
도 7 내지 도 9는 각각 도 5의 A-A선, B-B선, C-C선 단면도이다.
도 10 및 도 11은 각각 도 6의 D-D선, E-E선 단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 시트 액추에이터에 사용되는 구동모터를 나타낸 분해사시도이다.
도 13은 본 발명에 따른 홀센서의 설치 위치를 설명하기 위한 개략 설명도이다.
도 14는 본 발명에 따른 스테이터 코일의 등가회로와 모터구동회로의 인버터를 함께 나타낸 회로도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 시트 액추에이터가 적용되는 차량용 시트의 시트 지지 프레임을 나타낸 사시도이다.

도 1을 참고하면, 차량용 시트의 지지 프레임(10)은 시트쿠션 프레임(11)의 후방에 시트백 프레임(12)이 앞쪽 또는 뒷쪽으로 틸팅 가능하게 설치되고, 시트쿠션 프레임(11)의 전방에 레그레스트 프레임(13)이 상하로 틸팅 가능하게 설치되어 있다. 또한, 시트쿠션 프레임(11)의 하부는 시트레일에서 전후방향으로 활주가능하게 설치된다.

상기 차량용 시트에는 레그레스트 프레임(13)을 시트쿠션 프레임(11)의 전방에 상하로 틸팅 가능하게 구동시키기 위한 레그레스트 액추에이터(13a,13b), 시트백 프레임(12)을 시트쿠션 프레임(11)의 후방에 앞쪽 또는 뒷쪽으로 틸팅 가능하게 구동시키기 위한 리클라이너 액추에이터(12a), 시트쿠션 프레임(11)과 함께 시트백 프레임(12)과 레그레스트 프레임(13)을 전체적으로 후방으로 원하는 각도만큼 틸팅시켜 사용자에게 릴렉스한 상태로 유도하는 릴렉션 액추에이터(11a) 등을 구비할 수 있다.

상기와 같이 차량용 시트에는 레그레스트, 시트백을 개별적으로 제어하거나 또는 레그레스트, 시트쿠션, 시트백을 동시에 가동시키는 릴렉션 모드나 리클라이너 모드 등을 실행하기 위해 복수의 시트 액추에이터를 채용하고 있다.

본 발명의 시트 액추에이터는 차량용 시트에 적용되는 레그레스트 액추에이터(13a,13b), 리클라이너 액추에이터(12a), 릴렉션 액추에이터(11a) 등에 적용 가능하다.

도 2 내지 도 14를 참고하면, 본 발명에 따른 시트 액추에이터(100)는 크게 구동모터(30)와 감속 기어부(20)를 포함하며, 서로 착탈 가능하게 결합되어 있다.

상기 구동모터(30)는 스테이터의 내측에 로터가 배치되는 인너 로터 타입으로 구성될 수 있으며, 도 12에 도시된 바와 같이, 모터 하우징(32), 회전축(60), 로터(50), 스테이터(40), 모터구동회로를 형성하는 전자부품이 실장된 인쇄회로기판(PCB)(70) 및 콘넥터(72)를 포함하고 있다.

상기 모터 하우징(32)은 직사각 형상의 통으로 이루어져 있고, 통 내부는 단면이 원 형태의 제1챔버(32c)와 대략 직사각 형태로 이루어진 제2챔버(32d)를 포함하며, 제1챔버(32c)와 제2챔버(32d)는 상호 연결되어 있다.

상기 제1챔버(32c)에는 모터를 구성하는 회전축(60), 로터(50), 스테이터(40)가 배치되고, 제2챔버(32d)에는 인쇄회로기판(PCB)(70) 및 콘넥터(72)가 배치되어 있다.

상기 제2챔버(32d)의 내측에는 인쇄회로기판(PCB)(70)의 양단부를 수용하는 삽입채널을 형성하는 채널요홈(32e)이 대향한 양측에 형성되어 있다.

또한, 상기 모터 하우징(32)의 외부에는 상기 감속 기어부(20)의 기어부 하우징(23)과 착탈 가능하게 결합이 이루어질 수 있도록 복수개, 예를 들어, 4개의 돌기(32a)가 모서리 근처에 돌출되어 있고, 4개의 돌기(32a)에는 각각 중앙에 고정 나사 또는 고정볼트/고정너트를 체결할 수 있는 관통구멍이 형성되어 있다.

더욱이, 상기 모터 하우징(32)의 제1챔버(32c)의 하부에는 베어링(53)과 회전축(60)의 하단부를 수용하기 위한 2단 구조 요홈(34a)이 내부에 형성되는 돌출부(34)가 형성되어 있다.

또한, 제1챔버(32c)의 요홈(34a) 주변에는 스토퍼(54)가 삽입되는 원형의 스토퍼 삽입홈(34b)이 형성되어 있으며, 상기 스토퍼(54)는 일측이 스토퍼 삽입홈(34b)에 삽입되어 있으며 직각으로 절곡된 선단부가 1단 요홈에 삽입된 베어링(53)과 회전축(60)이 이탈하는 것을 방지한다. 이 경우, 상기 스토퍼(54)의 선단부는 회전축(60)의 하단부에 링형상으로 형성된 이탈방지홈(62)에 결합되어 있다.

상기 회전축(60)은 하단부가 베어링(53)에 회전 가능하게 지지되어 있으며, 상단부는 후술하는 기어 하우징(23)에 내장된 베어링에 회전 가능하게 지지되어 있다.

또한, 상기 회전축(60)은 로터(50)의 회전 출력을 전달하는 역할을 하도록 모터 하우징(32)으로부터 연장되어 기어 하우징(23) 내부에 위치한 상부에 웜기어(61)가 일체로 형성되어 있다.

상기 로터(50)는 상기 회전축(60)의 외측에 원통형상의 백요크(51)가 설치되고, 백요크(32)의 외측에 원통 형상의 자석(52)이 배치되어 있다. 상기 자석(52)은 복수의 N극 및 S극의 분할 자석편으로 이루어지거나 또는 링형상의 자석에 N극 및 S극이 다극으로 분할 착자된 자석을 사용할 수 있으며, 백요크(51)는 자석(52)의 배면에 설치되어 자기회로를 형성한다.

상기 스테이터(40)는 각각 "T" 형상으로 이루어지는 복수의 티스(41)와 상기 복수의 티스(41)와 상호 연결되어 자기회로를 형성하는 환형의 백요크(42)를 구비하는 스테이터 코어(45); 상기 복수의 티스(41) 각각의 코일(44)이 권선될 외주면을 감싸도록 일체로 형성되는 절연성 재질의 보빈(43); 및 상기 보빈(43)의 외주면에 권선되는 코일(44);을 포함한다.

본 발명의 구동모터(30)는 레이디얼 갭 타입(Radial gap type) 전동기로서 스테이터 코어(45)의 복수의 티스(41)와 로터(50)의 자석(52)이 에어갭((air gap))을 통하여 대향하고 있다.

상기 로터(50)의 자석(52)과 대향하는 티스(41)의 슈(shoe)(412)는 노출면이 “라운딩(R)" 형상을 이루고 있다. 그 결과, 본 발명의 구동모터(30)는 코어(티스)의 선단부 형상에 “R”을 형성하여 Back EMF(Electromotive Force) 파형을 사인 곡선(sine curve) 형태로 얻어지도록 하여 소음 및 진동 발생을 개선할 수 있다.

또한, 상기 보빈(43)은 티스(41) 각각의 코일(44)이 권선될 외주면을 감싸도록 절연성 재질로 일체로 형성되거나, 상부와 하부에서 결합되는 상부 및 하부 인슐레이터로 구성될 수 있다.

이 경우, 상기 보빈(43)은 스테이터 지지체 역할로서 BLDC 모터의 U,V,W 3상 방식으로 구동이 이루어지도록 각 상마다 3개의 보빈에 코일이 권선될 때, 코일(44)의 스타트선과 엔드선을 상호 결선하는 데 이용되는 복수의 돌기(43a)가 돌출되어 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 시트 액추에이터(100)는 구동모터(30)가 예를 들어, 12폴(pole)-9슬롯(slot) 또는 8폴(pole)-6슬롯(slot) 구조의 BLDC 모터로 구성될 수 있다. 도면에 도시된 실시예는 12폴(pole)-9슬롯(slot) 구조의 BLDC 모터를 예시한 것이다.

또한, 상기 구동모터(30)에서 스테이터(40)의 코일(44)은 U,V,W 3상 구조로 9개의 티스(41)에 권선하여 회로를 구성할 때, U,V,W 각 상마다 3개의 티스(41)에 권선된 코일(U1-U3,V1-V3,W1-W3)은 각각 직렬접속이고, Y-결선방식으로 3상 구동회로를 결선하면 도 14와 같이 나타낼 수 있다.

도 14는 본 발명에 따른 스테이터 코일(44)의 등가회로와 모터구동회로의 인버터 회로(75)를 함께 나타낸 회로도이다.

9개의 티스(41)에 권선되는 9개의 코일(U1-U3,V1-V3,W1-W3)의 배치는 U,V,W 각 상별로 교대로 배치되어 코일(U1-U3,V1-V3,W1-W3)의 권선이 이루어진 후, U상의 코일(U1-U3)의 선단부(U)는 인쇄회로기판(PCB)(70)에 실장되어 있는 인버터 회로(75)의 U상 출력단자에 솔더링에 의해 직접 연결한다. 동일한 방식으로 V상의 코일(V1-V3)의 선단부(V)와 W상의 코일(W1-W3)의 선단부(W)도 각각 인버터 회로(75)의 V상 및 W상 출력단자에 솔더링에 의해 직접 연결하며, Y-결선방식의 중성점(COM)을 형성하도록 각상 코일(U1-U3,V1-V3,W1-W3)의 엔드선은 상호 연결한다.

상기 인쇄회로기판(PCB)(70)은 콘넥터(72)에 구비된 8개의 터미널단자(73)에 연결되어 외부, 차량의 제어 시스템과 통신이 이루어질 수 있다. 상기 8개의 터미널단자(73)는 예를 들어, Vcc, GND, LIN 통신라인, 5개의 예비단자로 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 콘넥터(72)는 먼저 인쇄회로기판(PCB)(70)과 터미널단자(73)를 이용하여 전기적인 결선이 이루어진 후, 인쇄회로기판(PCB)(70)과 함께 모터 하우징(32)의 제2챔버(32d)에 착탈 가능하게 조립될 수 있다.

더욱이, 상기 구동모터(30)는, 예를 들어, 인쇄회로기판(PCB)(70)에 구현된 모터구동회로에서 2개 또는 3개의 홀센서(71)로부터 로터위치신호를 수신한 후, 인버터 회로(75)를 이용한 6-스탭(step) 방식의 전파구동방식으로 구동될 수 있다.

본 발명에 따른 구동모터(30)에서는, 도 13에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(PCB)(70)의 하단으로부터 상기 로터(50)의 자석(52)이 위치한 부분까지 리드(71a)가 연장되어 선단부에 홀(Hall)센서(71)가 위치하도록 배치될 수 있다.

이 경우, 상기 모터 하우징(32)의 상기 제2챔버(32d)의 채널요홈(32e)에 인쇄회로기판(PCB)(70)의 하단부에 리드 타입의 홀센서(71)가 설치된 인쇄회로기판(PCB)(70)을 먼저 조립한 후, 로터(50)를 이어서 조립할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 감속 기어부(20)는 크게 기어부 하우징(23), 웜휠 기어(26), 후방커버(24), 전방커버(25), 리드 스크류(Lead screw)(21) 및 가동 브라켓(22)을 포함하고 있다.

상기 기어부 하우징(23)은 내부에 웜휠 기어(26)를 수용하기 위한 원통 형상의 제3챔버(23c)와 상기 구동모터(30)의 회전축(60)으로부터 연장된 웜기어(61)를 수용하기 위한 제4챔버를 가지고 있다.

상기 제3챔버(23c)의 전방과 후방에는 각각 전방 커버(25)와 후방 커버(24)가 결합되어 있으며, 상기 제3챔버(23c)와 연통되어 있는 제4챔버는 상기 모터 하우징(32)의 제1챔버(32c) 상측에 배치되면서 상호 연통되어 있다.

상기 웜휠 기어(26)는 중앙에 중공축(26a)이 형성되어 있으며, 중공축(26a)의 일단부는 후방 커버(24)에 설치된 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.

또한, 상기 웜휠 기어(26)의 중공축(26a)에는 리드 스크류(21)의 일단부가 전방 커버(25)의 중앙에 형성된 관통구멍을 통과하여 결합되어 있고, 리드 스크류(21)의 나사부(21a)에는 내부에 암나사산이 형성된 가동 브라켓(22)이 설치되어 있다.

상기 기어부 하우징(23)은 하단부가 상기 모터 하우징(32)의 상부와 결합이 이루어질 수 있도록 평탄면을 가지며, 상기 모터 하우징(32)의 4개의 돌기(32a)에 대응하는 4개의 돌기(23a)가 모서리 근처에 돌출되어 있고, 4개의 돌기(23a)에는 각각 중앙에 고정 나사 또는 고정볼트/고정너트를 체결할 수 있는 관통구멍이 형성되어 있다.

또한, 상기 기어부 하우징(23)의 일측면에는 상기 구동모터(30)의 콘넥터(72)의 상부를 수용하는 수용홈(23d)을 형성하도록 양단부로부터 한쌍의 돌기부가 돌출되어 있다.

본 발명에 따른 감속 기어부(20)는 상기 구동모터(30)의 회전축(60)으로부터 연장된 웜기어(61)에 상기 웜휠 기어(26)가 기어결합되어 감속이 이루어진다. 상기 웜휠 기어(26)의 감속회전이 이루어지면 토크가 증대되면서 리드 스크류(21)의 나사부(21a)에 결합되어 있는 가동 브라켓(22)은 나사부(21a)를 따라 전진 또는 후진의 직선운동이 이루어진다.

이 경우, 상기 나사부(21a)와 가동 브라켓(22)은 작은 백래시와 직선운동을 위해 볼나사와 볼 너트로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 시트 액추에이터(100)가 차량용 시트에 적용되는 레그레스트 액추에이터(13a,13b), 리클라이너 액추에이터(12a), 릴렉션 액추에이터(11a) 등에 적용될 때, 상기 가동 브라켓(22)에는 가동이 이루어지는 레그레스트, 시트쿠션, 시트백 중 하나가 설치되거나 연결되어 직선운동 또는 회전운동이 이루어지도록 구동한다.

본 발명의 시트 액추에이터는 차량용 시트에 적용되는 레그레스트 액추에이터, 리클라이너 액추에이터, 릴렉션 액추에이터 등에 적용될 수 있고, 시트 이외의 분야에도 응용될수 있다.

10: 시트 지지 프레임 11: 시트쿠션 프레임
11a: 릴렉션 액추에이터 12: 시트백 프레임
12a: 리클라이너 액추에이터 13: 레그레스트 프레임
13a,13b: 레그레스트 액추에이터 20: 감속 기어부
21: 리드 스크류 21a: 나사부
22: 가동 브라켓 23: 기어 하우징
23a,32a: 돌기 23c: 제3챔버
23d: 수용홈 24,25: 커버
26: 웜휠 기어 26a: 중공축
30: 구동모터 32: 모터 하우징
32c: 제1챔버 32d: 제2챔버
32e: 채널 요홈 34: 돌출부
34a: 요홈 34b: 삽입홈
40: 스테이터 41: 티스
412; 슈 42: 백요크
43: 보빈 43a: 돌기
44: 코일 45: 스테이터 코어
50: 로터 51: 백요크
52: 자석 53: 베어링
54: 스토퍼 60: 회전축
61: 웜기어 62: 이탈방지홈
70: PCB 71: 홀센서
71a: 리드 72: 콘넥터
73: 터미널단자 75: 인버터 회로
100: 시트 액추에이터

Claims

통내부가 상호 연결되어 있으며 구획이 나뉘어진 제1챔버와 제2챔버를 구비하는 모터 하우징;
상기 제1챔버의 중앙에 회전 가능하게 배치되며 제1챔버의 외부로 연장된 연장부에 제1웜기어가 일체로 형성되어 있는 회전축;
상기 회전축의 외주에 백요크와 환형의 자석이 배치된 로터;
상기 로터의 외측에 에어갭을 두고 배치되며 회전자기장을 발생하여 상기 로터를 회전 구동하기 위해 상기 제1챔버의 외주부에 배치되는 스테이터; 및
상기 제1챔버와 인접한 제2챔버의 내측에 배치되어 상기 스테이터의 U,V,W 3상 코일에 구동신호를 인가하기 위한 모터구동회로를 형성하는 복수의 전자부품이 실장된 인쇄회로기판(PCB);을 포함하는 시트 액추에이터용 구동모터.
제1항에 있어서,
상기 모터 하우징의 제2챔버에 설치되며 복수의 터미널단자를 통하여 상기 인쇄회로기판(PCB)에 연결되어 차량의 제어 시스템과 통신이 이루어지는 콘넥터를 더 포함하는 시트 액추에이터용 구동모터.
제2항에 있어서,
상기 복수의 터미널단자는 Vcc, GND, LIN 통신라인으로 구성되는 시트 액추에이터용 구동모터.
제1항에 있어서,
상기 인쇄회로기판(PCB)의 양단부를 수용하는 삽입채널을 형성하도록 상기 제2챔버의 대향한 양측에 한쌍의 채널요홈이 형성되어 있으며, 상기 인쇄회로기판(PCB)은 한쌍의 채널요홈에 착탈 가능하게 슬라이딩 결합되는 시트 액추에이터용 구동모터.
제1항에 있어서,
각각 상기 인쇄회로기판(PCB)의 하단으로부터 상기 로터의 자석이 위치한 부분까지 연장된 리드의 선단부에 배치된 복수의 홀센서를 더 포함하는 시트 액추에이터용 구동모터.
제5항에 있어서,
상기 구동모터는 상기 복수의 홀센서로부터 로터위치신호를 수신한 후, 상기 모터구동회로의 인버터를 이용한 6-스탭 방식의 전파구동방식으로 구동이 이루어지는 BLDC 모터인 시트 액추에이터용 구동모터.
제1항에 있어서,
상기 스테이터는 복수의 티스와 상기 복수의 티스와 상호 연결되어 자기회로를 형성하는 환형의 백요크를 구비하는 스테이터 코어를 포함하며,
상기 로터의 자석과 대향하는 상기 복수의 티스의 선단부는 Back EMF(Electromotive Force) 파형이 사인 곡선(sine curve) 형태로 얻어지도록 티스의 슈(shoe)는 노출면이 “라운딩(R)" 형상을 이루는 시트 액추에이터용 구동모터.
제1항에 있어서,
상기 회전축의 하단부를 회전 가능하게 지지하는 베어링;
상기 모터 하우징의 제1챔버의 하부에 베어링과 회전축의 하단부를 수용하기 위한 2단 구조 요홈이 내부에 형성되는 돌출부; 및
일측이 상기 요홈 주변에 배치된 스토퍼 삽입홈에 삽입되어 상기 베어링과 회전축이 이탈하는 것을 방지하는 스토퍼;를 더 포함하며,
상기 스토퍼의 선단부는 회전축의 하단부에 링형상으로 형성된 이탈방지홈에 결합되는 시트 액추에이터용 구동모터.
통내부가 상호 연결되어 있으며 구획이 나뉘어진 제1챔버와 제2챔버를 구비하는 모터 하우징;
상기 모터 하우징의 상부에 조립되며 통내부가 상호 연결되어 있으며 구획이 나뉘어진 제3챔버와 제4챔버를 구비하는 기어 하우징;
상기 모터 하우징의 제1챔버에 배치되며 회전축이 제1챔버와 연통하는 제4챔버로 연장된 연장부에 제1웜기어가 일체로 형성되어 있는 인너 로터 타입의 구동모터; 및
상기 제3챔버에 수용되며 상기 제1웜기어의 외주에 웜휠 기어가 결합되어 중앙에 설치된 중공축으로 감속 출력을 발생하는 감속 기어부;를 포함하며,
상기 감속 기어부의 감속 출력은 상기 중공축에 일단부가 결합된 리드 스크류에 나사결합되어 있는 가동 브라켓을 전진 또는 후진의 직선운동시키는 시트 액추에이터.
제9항에 있어서,
상기 구동모터는
통내부가 상호 연결되어 있으며 구획이 나뉘어진 제1챔버와 제2챔버를 구비하는 모터 하우징;
상기 제1챔버의 중앙에 회전 가능하게 배치되며 제1챔버의 외부로 연장된 연장부에 제1웜기어가 일체로 형성되어 있는 회전축;
상기 회전축의 외주에 백요크와 환형의 자석이 배치된 로터;
상기 로터의 외측에 에어갭을 두고 배치되며 회전자기장을 발생하여 상기 로터를 회전 구동하기 위해 상기 제1챔버의 외주부에 배치되는 스테이터; 및
상기 제1챔버와 인접한 제2챔버의 내측에 배치되어 상기 스테이터의 U,V,W 3상 코일에 구동신호를 인가하기 위한 모터구동회로를 형성하는 복수의 전자부품이 실장된 인쇄회로기판(PCB);을 포함하며,
상기 구동모터는 BLDC 모터인 시트 액추에이터.
제9항에 있어서,
상기 감속 기어부는
통내부가 상호 연결되어 있으며 구획이 나뉘어진 원통 형상의 제3챔버와 상기 제3챔버의 원통과 직교하며 제1챔버와 동일한 축선상에 배치된 원통 형상의 제4챔버를 구비하는 기어 하우징;
상기 제3챔버에 수용되며 중공축이 중앙부에 설치되고 외주부가 상기 제1웜기어의 외주에 기어 결합되어 감속 출력을 발생하는 웜휠 기어;
상기 제3챔버의 후방에 결합되며 상기 중공축의 일단부를 회전 가능하게 지지하는 베어링이 설치된 후방 커버;
상기 제3챔버의 전방에 결합되며 중앙에 관통구멍이 형성된 전방 커버; 및
일단부가 전방 커버의 관통구멍을 통과하여 상기 웜휠 기어의 중공축에 결합되어 있고, 상기 웜휠 기어의 회전에 연동하여 회전될 때 나사부에 나사결합된 가동 브라켓의 전진 또는 후진의 직선운동이 이루어지는 리드 스크류;를 포함하는 시트 액추에이터.
제9항 또는 제11항에 있어서,
상기 가동 브라켓은 차량용 시트에서 가동이 이루어지는 레그레스트, 시트쿠션, 시트백 중 하나에 연결되는 시트 액추에이터.
제9항에 있어서,
상기 모터 하우징과 기어부 하우징은 착탈 가능하게 결합이 이루어지며,
각각의 하우징의 모서리 근처에 복수의 돌기가 돌출되어 있고, 각 돌기의 중앙에 고정 나사 또는 고정볼트와 고정너트를 체결할 수 있는 관통구멍이 형성되어 있는 시트 액추에이터.
제9항에 있어서,
상기 기어부 하우징의 일측면에는 상기 구동모터의 콘넥터의 상부를 수용하는 수용홈을 형성하도록 양단부로부터 돌출된 한쌍의 돌기부;를 더 포함하는 시트 액추에이터.